厚煤層綜采一次采全高技術(shù)應(yīng)用研究

范新春

（同煤集團(tuán)雁崖煤業(yè)公司綜采二隊(duì)，山西 大同 037031）

引言

厚煤層的開采方式較多，每種方法各有優(yōu)劣。對(duì)于不同的厚煤層，表現(xiàn)出的開采性能也不一樣。因此，在厚煤層開采的實(shí)際工作中，應(yīng)該根據(jù)厚煤層的特點(diǎn)，選擇合理的技術(shù)方案進(jìn)行開采作業(yè)。對(duì)于不同厚度的煤層，選擇不同的開采技術(shù)，將發(fā)揮著不同的作用。

1 幾種厚煤層開采技術(shù)對(duì)比

厚煤層開采技術(shù)主要有分層開采、放頂煤法和一次采全高這三種開采技術(shù)。

分層開采就是將厚煤層分為幾層，分別進(jìn)行開采。就分層開采的具體采煤過(guò)程而言，會(huì)對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益造成幾個(gè)方面的影響：分層開采的巷道開掘及維護(hù)所消耗的費(fèi)用會(huì)出現(xiàn)翻倍；在開采面積固定時(shí)，分層開采搬家次數(shù)要多出一次，相關(guān)費(fèi)用會(huì)翻倍；根據(jù)國(guó)家規(guī)定，在分層開采6m左右的煤層時(shí)，需要在上下兩個(gè)煤層間設(shè)置0.7m左右的煤頂，導(dǎo)致煤炭資源存在損失；分層開采會(huì)導(dǎo)致巷道煤柱壓裂，使工作面出現(xiàn)漏風(fēng)，進(jìn)一步導(dǎo)致通風(fēng)系統(tǒng)增大風(fēng)量，引起成本增加；第五，由于在分層之間留存了一定量的頂煤，加之容易出現(xiàn)漏風(fēng)問(wèn)題，極易導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)，對(duì)采煤作業(yè)形成了重大的安全隱患［1］。

放頂煤法適用于厚度變化較大的厚煤層，以及頂煤夾矸厚度在頂煤厚度15%以下的煤層。利用放頂煤法進(jìn)行采煤作業(yè)，頂煤的冒放性能優(yōu)良。直接頂在進(jìn)行冒落后，可以直接填滿采空區(qū)。但是，對(duì)于頂煤夾矸比例較高以及頂煤冒放性能較差的厚煤層，放頂煤法是不宜使用的。

一次采全高法具有十分鮮明的特點(diǎn)，比如巷道布置簡(jiǎn)單、煤層開采率高、適應(yīng)性優(yōu)良以及方便管理等［2］。由于一次采全高的方法優(yōu)點(diǎn)突出，在厚煤層開采作業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用不斷增長(zhǎng)。對(duì)于不適宜使用放頂煤法開采的厚煤層，就可以利用一次采全高的方法進(jìn)行開采。

例如，在我國(guó)某礦區(qū)，通過(guò)一次采全高的方法，能夠?qū)Σ筛邽?m和5.5m的工作面進(jìn)行采煤作業(yè)，采煤產(chǎn)量每年1 000萬(wàn)t。不僅如此，憑借這兩個(gè)采高的一次采全高技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，此礦區(qū)已經(jīng)展開了一次采全高技術(shù)在采高6.3m厚煤層中的應(yīng)用。

2 一次采全高技術(shù)應(yīng)用的基本設(shè)備

2.1 電牽引采煤機(jī)

電牽引采煤機(jī)是一次采全高技術(shù)中的重要的設(shè)備之一。電牽引采煤機(jī)運(yùn)用十分先進(jìn)的傳感控制技術(shù)以及信息處理技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效控制。例如德國(guó)生產(chǎn)的SL1000型電牽引采煤機(jī)，最大牽引力能夠達(dá)到1 000kN，最大速度能夠達(dá)到37m／min，采高范圍能夠達(dá)到2m到6.5m。另外常用的一類牽引機(jī)為美國(guó)生產(chǎn)的7LS7型采煤機(jī)，功率超過(guò)2 300kW，牽引力為1 042kN，最大速度為30m／min，采高為2m到6.3m。（下圖1為SL1000－6698采煤機(jī)）

圖1 SL1000－6698采煤機(jī)

2.2 刮板輸送機(jī)

刮板輸送機(jī)是采煤作業(yè)中的重要設(shè)備，發(fā)展十分迅速。根據(jù)目前的實(shí)際情況來(lái)看，刮板機(jī)的強(qiáng)度、運(yùn)量、啟動(dòng)、可靠性等方面的性能都得到了大幅提升，在采煤作業(yè)中的表現(xiàn)也不斷突出［3］。在使用刮板機(jī)進(jìn)行采煤作業(yè)時(shí)，需要注意幾個(gè)方面的基本問(wèn)題：必須穿戴好規(guī)定的服裝之后才能進(jìn)行作業(yè)；禁止跨越護(hù)欄，站到刮板機(jī)之上；在皮帶沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不得進(jìn)行刮料操作；在刮板機(jī)進(jìn)行檢修維護(hù)時(shí)，禁止啟動(dòng)刮板機(jī)；刮板機(jī)操作必須嚴(yán)格遵守相關(guān)技術(shù)要求，禁止擅自更改操作流程。

2.3 液壓支架

液壓支架是進(jìn)行一次采全高支護(hù)的重要道具，支護(hù)阻力最大可以達(dá)到12 000kN，支護(hù)高度一般處在3～6m的范圍內(nèi)。液壓之間的中心距通常為2m和1.75m，立柱缸徑的范圍在320～440mm之間。液壓之間的控制一般使用環(huán)形供液和電液控制，如果液壓支架升高、移動(dòng)和下降等操作的循環(huán)時(shí)間不超過(guò)10s，那么液壓支架的壽命可以超過(guò)5萬(wàn)次（圖2為ZZS6000／17／37液壓支架結(jié)構(gòu)圖）。

2.4 帶式輸送機(jī)

帶式輸送機(jī)的主要作用就是進(jìn)行大運(yùn)量、長(zhǎng)距離的輸送作業(yè)，在采煤作業(yè)規(guī)模和要求不斷提升的背景下，大型帶式輸送機(jī)已經(jīng)成為主流。根據(jù)目前的實(shí)際情況來(lái)看，帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸能力能夠達(dá)到5 500t／h，速度達(dá)到5m／s，功率可達(dá)到4×970kW。不僅如此，在一些新技術(shù)的發(fā)展下，變頻技術(shù)、CST技術(shù)在帶式運(yùn)輸機(jī)得到了深入運(yùn)用，使帶式運(yùn)輸機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)變頻運(yùn)行、軟啟動(dòng)、機(jī)尾自移、自動(dòng)張緊等功能。通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控和動(dòng)態(tài)分析，能夠?qū)\(yùn)輸機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行全方位管控，大幅提升運(yùn)輸機(jī)的安全性和可靠性。

圖2 ZZS6000／17／37型液壓支架結(jié)構(gòu)示意圖（mm）

2.5 自動(dòng)化技術(shù)

自動(dòng)化技術(shù)是采煤作業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)，也是煤企增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的有效措施。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)，需要對(duì)工作面設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，還需通過(guò)振動(dòng)信息或是采高信息對(duì)采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。不僅如此，還應(yīng)當(dāng)對(duì)其他方面的設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，比如液壓支架，需要要加裝傳感器采集運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，結(jié)合采煤作業(yè)實(shí)際需求對(duì)它進(jìn)行調(diào)整控制。此外，如刮板機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等都需要通過(guò)全方位的監(jiān)測(cè)手段獲取運(yùn)行狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，進(jìn)而根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際對(duì)它進(jìn)行自動(dòng)化控制。

3 一次采全高技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果

3.1 采煤機(jī)效果

采煤作業(yè)受到外界因素干擾較多。因此，即便選擇了最適宜的機(jī)械設(shè)備和作業(yè)方案，也未必能取得預(yù)期中的成果。在某煤礦中，利用一次采全高法進(jìn)行厚煤層開采時(shí)，使用了7LS7型的采煤機(jī)，在采高增加到6.3m的時(shí)候，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好，采煤率很高。但是，調(diào)高油缸對(duì)采煤機(jī)的運(yùn)行存在一定威脅，尤其是油缸護(hù)罩和保護(hù)范圍對(duì)運(yùn)行安全的影響最大。在另一煤礦中，使用了SL－1000型采煤機(jī)，出現(xiàn)了活塞桿形變的問(wèn)題，導(dǎo)致必須進(jìn)行更換。但是，總體來(lái)說(shuō)，除了外界因素會(huì)對(duì)采煤機(jī)的運(yùn)行安全形成威脅，采煤機(jī)在采煤作業(yè)中表現(xiàn)出的性能和效率是值得肯定的。

3.2 液壓支架效果

液壓支架在某煤礦采高6.3m的煤層開采中應(yīng)用效果較為顯著，沒(méi)有出現(xiàn)任何大的安全問(wèn)題。但是，和DBT型支架相比，采高6.3m的液壓支架存在一定的缺陷。首先，采高6.3m的液壓支架阻力較大，一旦工作面發(fā)生漏頂，可能導(dǎo)致咬架、平衡油缸等出現(xiàn)形變。不僅如此，由于采高達(dá)到6.3m，支架中心較高，容易發(fā)生倒架。其次，采高6.3m的液壓支架需要更多立柱，而且油缸容易出現(xiàn)砂眼的問(wèn)題，會(huì)造成一定量的額外工作。最后，進(jìn)行液壓支架設(shè)置時(shí)，抬底千斤頂?shù)穆菟ㄒ约斑B接壓塊損壞較多。另一方面，6.3m液壓支架的控制系統(tǒng)升級(jí)不足，多采用PM31系統(tǒng)，在功能不全、同步度低、顯示值和實(shí)際值存在偏差等問(wèn)題。

3.3 刮板機(jī)效果

在某煤礦中，刮板機(jī)主要采用了DBT公司的產(chǎn)品，并且該刮板機(jī)還適用了自動(dòng)張緊裝置PMCR以及軟啟動(dòng)裝置CST。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用結(jié)果來(lái)看，自動(dòng)張緊裝置PMC－R表現(xiàn)出的效果良好，能夠?qū)崿F(xiàn)張緊度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。在使用軟啟動(dòng)裝置CST之后，刮板機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中對(duì)刮板鏈造成的沖擊明顯減弱。但是，CST軟啟動(dòng)的啟動(dòng)力矩相比TTT軟啟動(dòng)較低，這就導(dǎo)致在重載停機(jī)時(shí)，刮板機(jī)再次啟動(dòng)存在困難。另外，軟啟動(dòng)裝置CST的控制系統(tǒng)還有所欠缺，部分傳感器在使用一段時(shí)間后都進(jìn)行了更換。

4 結(jié)語(yǔ)

一次采全高技術(shù)是適用于厚煤層開采的重要技術(shù)，能夠在厚煤層開采中發(fā)揮出切實(shí)的效用。使用一次采全高技術(shù)時(shí)，需要對(duì)相關(guān)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行深入分析與研究，選用合理的設(shè)備進(jìn)行一次采全高作業(yè)，確保厚煤層開采高效可靠。

［1］ 高進(jìn)，賀海濤.厚煤層綜采一次采全高技術(shù)在神東礦區(qū)的應(yīng)用［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2010（11）：28.

［2］ 李根柱.厚煤層綜采一次采全高技術(shù)在白羊嶺煤礦的應(yīng)用［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（4）：74－75.

［3］ 張莉.特厚煤層綜采放頂煤一次采全高技術(shù)［J］.煤炭與化工，2014（4）：59.